JP2007253098A - 有害ガスの除害方法および除害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除害塔に充填した除害剤を無駄なく使用することができ、除害剤の破過が迅速に検知可能であって、かつ除害処理の連続的な実施が可能であるとともに、安価で装置の小型化を図ることのできる有害ガスの除害方法およびこれを実現する除害装置を提供する。
【解決手段】有害ガスとの接触によって変色する検知剤３０が装填される検知剤容器２３と、検知剤３０の前記変色を観察するための覗窓２２とを備える検知窓２０が設けられ、前記有害ガスを吸着して除害する除害剤４１が充填される少なくとも二式以上の除害塔４０ａ，４０ｂが直列配置され、導入された有害ガスを前記二式以上の除害塔を通過させて除害する除害装置１０であって、前記検知窓２０が、それぞれの除害塔に対し、前記通過する有害ガスの流れ方向の上流側に設けられていることを特徴とする除害装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理ガス中に含まれる有害ガス成分を除害剤に吸着させて除去する除害方法および除害装置に関し、さらに詳しくは、除害剤を無駄なく使用して有害ガスを除去することのできる除害方法および除害装置に関する。

半導体製造工場等では、ヒ素やリンなどの水素化合物である揮発性無機水素化物、これらの水素原子をハロゲン原子やアルキル基等に置換したハロゲン化合物や有機化合物、フッ素や塩素などの酸性ガス、またはアンモニアやヒドラジンなどの塩基性ガスに代表される各種の有害ガスを使用している。これらの有害ガスを含む排ガスを大気中に排出する前には有害ガス成分の除害処理を行って無害化する必要がある。

かかる無害化処理としては、固体除害剤を充填した除害塔に排ガスを流通させ、有害ガス成分を除害剤に吸着させたり、除害剤の作用で分解したりする乾式除害方法が多く採用されている。しかしかかる方式の場合、単位量あたりの除害剤によって除害できる有害ガスの量には固有の限界があり、所定量を超える有害ガスを吸着または分解することはできない。すなわち一定量の除害剤が充填された除害塔によって除害処理することのできる有害ガスの量には限界があり、これを超える有害ガスが導入された場合には、かかる超過分については有害ガスが除害されることなく除害塔を通過してしまう、いわゆる破過現象が生じることになる。

そこで未除害の有害ガスの漏出を防止するため、除害剤の破過の有無を絶えず監視し、除害塔が除害能力を失う前にその運転を停止し、除害剤を交換またはリフレッシュするなどして更新する必要がある。そこで従来は、主として以下の２つの方法のいずれかによって除害剤の破過の有無を検知していた。
１）有害ガスとの接触によって変色する検知剤を、主除害剤層と予備除害剤層との間に層状に充填し、その変色を、覗窓を通じて目視またはカラーマークセンサー等によって観察することで主除害剤層の破過を検知する方法（下記特許文献１参照）。
２）除害剤を充填した除害塔を前段と後段とに直列に配置し、後段の除害塔の重量が増加し始めることを検知するか（下記特許文献２参照）、または除害塔同士の間にガス検知器を設置することにより前段の除害塔の破過を検知する（例えば下記特許文献３参照）方法。

特開平１０−２８９４号公報 特開平７−１８５２５６号公報 特開２００２−２６７６０６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の検知方法については、主除害剤層の破過が検知剤によって迅速に検知されてただちに除害装置が停止された場合は、予備除害剤層がまったく使用されることなくこれを更新することとなるため、除害剤の無駄が生じる。一方、予備除害剤層を設けないか、またはその量を減じて充填した場合は、除害塔内の有害ガスの流れに偏流が生じたときに検知剤の変色の検知遅れが生じ、予備除害剤層が既に破過して有害ガスが漏出する虞が生じるという問題が生じる。
かかる問題は、仮に主除害剤層と予備除害剤層が充填された同様の除害塔を直列多段に設けた場合であっても、両者の間に充填される検知剤によって主除害剤層の破過を検知する限り同様に生じうる問題である。

また上記特許文献２に記載の検知方法については、後段の除害塔の重量を測定することでその除害剤が有害ガスを吸着し始めたか否かを知ることにより、前段の除害剤の破過を検知するという原理に基づくものであることから、そもそも検知精度が高くない。なぜならば、後段の除害塔には、これを通過する際に生じる圧力損失に相当する荷重が処理ガスから常に負荷されているところ、特別な調圧装置を介することなく処理ガスが後段の除害塔に導入される該発明の場合は、ロードセル等による後段の除害塔の重量の測定結果には常に相当の揺らぎを伴うことになる。したがって、前段の除害剤の破過によって有害ガスが後段に流れ込んだことをその重量の増加によって検知する場合、除害塔のわずかな重量の変化は上記揺らぎに埋没するため、後段の除害塔の明確な重量の増加が検知された時点では、その遥か以前に前段の除害剤が破過していることとなる。すなわち前段の除害塔の破過の発生から、後段によるその検知までのタイムラグは相当なものとなる。
一方、上記特許文献２に記載の処理装置の如き直列式の除害装置を連続的に運転するためには、前段に次いで後段の除害剤が破過する前に、既に破過した前段の除害剤を更新して後段の除害塔の下流側に設置しなければならないことから、前段の破過の上記検知遅れは、後段の除害可能時間の拡大、すなわち後段の除害塔に充填すべき除害剤の量の増大をもって補う必要があり、装置の大型化を引き起こすという本質的な問題がある。

また上記特許文献３に記載の検知方法は、特殊なガス濃度計測器と警報機とを組み合わせた破過検知器によって除害装置の破過を検知するものであるため、装置の大型化とコストアップを引き起こす。また破過検知器として一般的なガス検知器を用いた場合は検知器のセンサーの劣化が著しく、破過した除害剤を更新するたびに検知器を交換する必要があるため、除害装置の連続運転にも支障を及ぼすという問題がある。これは、ガス検知器とは本来そのガスが無いことを確認するための機器であって高濃度ガスに連続的に曝露することを前提に作られるものではないため、前段の除害剤の破過によって流入する高濃度の有害ガスを一般的なガス検知器で検知した場合、センサーの感度低下は避けられず、その交換なしにはすぐに有害ガスが検知不能となる虞があるためである。また高濃度の有害ガスの連続曝露に耐え得る特別なセンサーを用いることは当然にコストアップが生じる問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、除害塔に充填した除害剤を無駄なく使用することができ、除害剤の破過が迅速に検知可能であって、かつ除害処理の連続的な実施が可能であるとともに、安価で装置の小型化を図ることのできる有害ガスの除害方法およびこれを実現する除害装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる有害ガスの除害方法および除害装置は、除害塔が前段と後段とに直列配置された除害装置において、前段の除害塔に充填された除害剤の破過の発生を、後段の除害塔に設けた検知剤の変色の有無によって検知するというまったく新しい技術思想に基づいてなされたものである。
すなわち本発明にかかる有害ガスの除害方法は、
（１）有害ガスを吸着して除害する除害剤が充填された第一および第二の除害塔が直列に配置され、少なくとも第二の除害塔には前記有害ガスとの接触により変色する検知剤が設けられてなる除害装置によって前記有害ガスを除害する除害方法であって、
前記有害ガスが導入される第一の除害塔に充填された除害剤の破過を、第二の除害塔に設けられた前記検知剤の変色をもって検知することを特徴とする有害ガスの除害方法；
（２）第二の除害塔に設けられた検知剤の少なくとも一部が、第二の除害塔に充填された除害剤に対し、有害ガスの流れ方向の上流側に設けられている上記（１）に記載の除害方法；
（３）第二の除害塔に設けられた検知剤によって第一の除害塔に充填された除害剤の破過が検知された場合には、第二の除害塔に有害ガスが導入されるよう有害ガスの流路を切り換えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の除害方法；
を要旨とする。

また本発明にかかる有害ガスの除害装置は、
（４）有害ガスとの接触によって変色する検知剤が装填される検知剤容器と、検知剤の前記変色を観察するための覗窓とを備える検知窓が設けられるとともに、前記有害ガスを吸着して除害する除害剤が充填される除害塔が少なくとも二式以上直列に配置され、導入された有害ガスを前記二式以上の除害塔を通過させて除害する除害装置であって、
前記検知窓が、それぞれの除害塔に対し、前記通過する有害ガスの流れ方向の上流側に設けられていることを特徴とする除害装置；
（５）有害ガスとの接触によって変色する検知剤が装填される検知剤容器と、検知剤の前記変色を観察するための覗窓とを備える検知窓が設けられるとともに、前記有害ガスを吸着して除害する除害剤が充填された除害塔が少なくとも二式以上直列に配置され、導入された有害ガスを前記二式以上の除害塔を通過させて除害する除害装置であって、
前記除害塔の内部には、前記通過する有害ガスの流れ方向について、前記充填された除害剤よりも上流側に処理ガス貯留空間が形成されており、
前記検知剤容器の少なくとも一部が、処理ガス貯留空間に露出していることを特徴とする除害装置；
（６）直列に配置された第一および第二の除害塔を少なくとも備え、有害ガスを含む処理ガスが導入される上記（４）または（５）に記載の除害装置であって、
第一の除害塔に処理ガスを導入し、該第一の除害塔から排出された処理ガスを第二の除害塔に導き、該第二の除害塔から排出された処理ガスを系外に導出する第一ガスラインと、
第二の除害塔に処理ガスを導入し、該第二の除害塔から排出された処理ガスを第一の除害塔に導き、該第一の除害塔から排出された処理ガスを系外に導出する第二ガスラインと、
処理ガスの流路を前記第一ガスラインまたは第二ガスラインに切り換える切換手段とを備える除害装置；
を要旨とする。

さらに本発明においては、
（７）第二の除害塔に有害ガスの流路を切り換えたのち、第一の除害塔に充填された除害剤を更新することを特徴とする上記（３）に記載の除害方法；
（８）有害ガスとの接触により変色する検知剤を第一の除害塔に設けるとともに、第二の除害塔に充填された除害剤の破過を、前記第一の除害塔に設けられた検知剤の変色をもって検知することを特徴とする上記（７）に記載の除害方法；
（９）第一ガスラインが、第一の除害塔に処理ガスを導入する配管と、第一および第二の除害塔を連通する配管と、第二の除害塔から排出された処理ガスを系外に導出する配管とからなり、
第二ガスラインが、第二の除害塔に処理ガスを導入する配管と、第二および第一の除害塔を連通する配管と、第一の除害塔から排出された処理ガスを系外に導出する配管とからなり、
切換手段が、有害ガスを含む処理ガスが導入される流路を、第一または第二の除害塔に切り換える機能と、第一の除害塔から排出される処理ガスの流路を第二の除害塔または系外に切り換える機能と、第二の除害塔から排出される処理ガスの流路を第一の除害塔または系外に切り換える機能とを少なくとも備える一以上の切換弁である上記（６）に記載の除害装置；
（１０）検知窓が、除害塔に着脱可能に装着されている上記（４）から（６）または（９）のいずれかに記載の除害装置；
（１１）覗窓の処理ガス接触面が、除害塔の内壁面位置と一致するか、または該位置よりも除害塔の中心側に設けられている上記（４）から（６）、（９）または（１０）のいずれかに記載の除害装置；
によっても上記課題を解決し、本発明の目的を達成することができる。

本発明にかかる有害ガスの除害方法および除害装置は、除害塔に充填された除害剤の破過を、当該除害塔ではなく、直列に配設された後段の除害塔に設けられた検知窓等によって観察および検知するものである。これにより、前段・後段とも除害塔に予備除害剤層を充填する必要がなく、前段の除害塔に充填された除害剤が完全に破過してからこれを検知することができるため、未使用のまま残される除害剤の無駄が排除される。
なお、充填された除害剤の破過の検知を、当該除害塔においてその除害剤の下流側にて行う場合は、除害剤の内部を流通する有害ガスに偏流が生じた際に検知剤の反応遅れが生じて検知漏れが発生する虞があるところ、本発明にかかる除害方法および除害装置のように、有害ガスが導入される導入口の近傍に検知剤を設けることにより、検知剤の周囲には有害ガスの偏流が生じることがなく、検知剤が迅速かつ確実に変色反応を呈することが期待される。
また本発明によれば、検知窓に充填された検知剤の変色を目視等で観察することで前段の除害剤の破過をただちに検知することができるため、例えば除害塔の重量を測定して行う従来の検知方法に比べ、ガスの流速や圧力の揺らぎによることなく破過現象の発生を迅速かつ確実に検知することができる。このため各段の除害塔に充填すべき除害剤の量を抑えることができ、除害塔および除害装置全体のスケールダウンが可能であるとともにハンドリング性が向上する。
さらに、後段に設けられた検知剤の変色によって前段の除害剤の破過を検知する本発明によれば、高濃度の有害ガスの曝露によって高価なガス検知器を汚損することがなく、前段の破過の検知に供された後段の検知剤は、後段の除害剤が破過した際にこれとともに更新すればよいことから除害作業を途中で中断する必要がなく、除害処理の連続実施が可能となり、また作業性およびコスト性に優れる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて具体的に説明する。ただし本発明においては、上記手段を具現し、また上記効果を奏するものである限り、直列に配設された除害塔同士を連通する配管の具体的な構成や、ガスの流路を切り換えるための切換弁の具体的な組み合わせまたは配置位置などについては以下の実施の形態に限定されるものではない。

＜除害装置の系統図および除害方法について＞
図１は本発明の実施の形態にかかる有害ガスの除害装置の系統図である。またかかる除害装置により、本発明にかかる有害ガスの除害方法が実現される。ただし、同図における上下方向は、除害装置の設置空間内の鉛直または水平方向を何ら意味するものではなく、また除害塔を通過する有害ガスの流れ方向が鉛直上方から下方に向かうダウンフローであるか、逆に鉛直下方から上方に向かうアップフローであるかについても限定されない。このほか、ガスの入口と出口を除害塔の一端側にともに形成し、除害塔内に有害ガスの流路をＵ字状などに形成してもよく、除害塔の設置形態を縦置き型とするか横置き型とするかについても任意である。これらのいずれを選択したとしても、当業者であれば有害ガスの流れ方向および切換弁の一次側／二次側のインタフェースを適宜設定することで、本発明にかかる有害ガスの除害装置および除害方法を実現することができる。

本発明にかかる除害装置は、少なくとも二式以上の直列に配置された除害塔と、これらを連通する配管と、ガスの流路を切り換える切換手段とを有している。本実施の形態においては、除害装置１０は第一の除害塔（以下、第一除害塔という。）４０ａおよび第二の除害塔（以下、第二除害塔という。）４０ｂを有するものとするが、さらに第三や第四の除害塔を直列に配置しても、または直列に配置される各段の除害塔を、それぞれ互いに並列に接続された複数台の除害塔により構成してもよい。
第一，第二除害塔４０ａ，４０ｂには、有害ガスとの接触によって変色する検知剤３０ａ，３０ｂが装填される通気性の検知剤容器と、検知剤の前記変色を観察するための覗窓とを備える検知窓２０ａ，２０ｂがそれぞれ設けられ、また第一，第二除害塔４０ａ，４０ｂの内部には、有害ガスを吸着して除害する除害剤４１ａ，４１ｂがそれぞれ充填されている。
すなわち除害装置１０は、導入された有害ガスを二式以上の直列に配置された除害塔を通すことで吸着除去する直列多塔式の除害装置である。

除害装置１０は、半導体製造装置などから排出された有害ガスを導入する開閉弁５０ａと、窒素などの希釈ガスを有害ガスに混合して所定の流量の処理ガスを生成するための流量調整弁５０ｂとを備える。処理ガスの圧力を圧力計５１でモニタし、所定の全圧が維持されるよう流量調整弁５０ｂの開閉を制御するとよい。希釈ガスとしては、窒素、水素、アルゴンまたはヘリウムなどが一般的である。なお本発明において希釈ガスの供給は任意であり、「有害ガスを含む処理ガス」とは、一種または二種以上の有害ガスと無害のガスとが混合してなる場合と、一種または二種以上の有害ガスのみからなる場合とを含む。

有害ガスの除害処理が連続的に行われた場合、除害塔に充填された除害剤は有害ガスの入口側から徐々にその除害能力を失い、いずれは除害塔全体に破過現象が生じる。本実施の形態にかかる除害装置１０においては、除害剤の破過の発生を検知するための検知窓２０ａ，２０ｂを、第一，第二除害塔４０ａ，４０ｂに対し、通過する有害ガスの流れ方向の上流側にそれぞれ設けてなることを特徴とする。

本実施の形態にかかる除害装置１０は、導入された処理ガスの流路として２本のガスラインを備えている。具体的には、第一除害塔４０ａに処理ガスを導入し、該第一除害塔４０ａから排出された処理ガスを第二除害塔４０ｂに導き、該第二除害塔４０ｂから排出された処理ガスを系外に導出する第一ガスライン１１（図１参照）と、第二除害塔４０ｂに処理ガスを導入し、該第二除害塔４０ｂから排出された処理ガスを第一除害塔４０ａに導き、該第一除害塔４０ａから排出された処理ガスを系外に導出する第二ガスライン１２（図３参照）である。

処理ガスの流路を切り換える切換手段として、本実施の形態にかかる除害装置１０では、一次側と二次側とをそれぞれ二つずつ備える二式の四方弁１５および１６を組み合わせることでこれを実現している。
また第一ガスライン１１は、前段にあたる第一除害塔４０ａに処理ガスを導入する配管と、第一除害塔４０ａの排出口と後段にあたる第二除害塔４０ｂの導入口とを連通する配管と、第二除害塔４０ｂから排出された処理ガスを系外に導出する配管とからなる。
一方、第二ガスライン１２は、前段にあたる第二除害塔４０ｂに処理ガスを導入する配管と、第二除害塔４０ｂの排出口と後段にあたる第一除害塔４０ａの導入口とを連通する配管と、第一除害塔４０ａから排出された処理ガスを系外に導出する配管とからなる。なお、第一および第二ガスラインは切換手段によって切り換えられて選択的に用いられるため、上記配管の一部または全部が本実施の形態のように両ガスラインに共通して用いられるものであってもよく、また当然ガスラインごとに個別の配管を設けてもよい。

図１の矢印は、第一ガスライン１１にしたがって処理ガスが除害装置１０を流通し、除害処理が施された上で系外に導出される様子を示している。
第一ガスライン１１は、除害装置１０に導入された処理ガスを、
（１）四方弁１５を介して第一除害塔４０ａの導入口４６ａに導き、
（２）第一除害塔４０ａに充填された除害剤４１ａを通過させることで除害処理を施し、
（３）第一除害塔４０ａの排出口４７ａから排出された処理ガスを四方弁１６、逆止弁１７および四方弁１５を介して第二除害塔４０ｂの導入口４６ｂに導き、
（４）第二除害塔４０ｂの排出口４７ｂから排出された処理ガスを、四方弁１６を介して系外に導出する流路である。

有害ガスを含む処理ガスが第一除害塔４０ａに導入されると、充填された除害剤４１ａのうち、もっとも上流側（表面側）に位置するものから順に有害ガスを吸着除去し、処理ガスを無害化していく。このとき、第一除害塔４０ａには処理ガスの流れ方向の上流側に処理ガス貯留空間４２ａとして空隙部が画成され、該空間に検知窓２０ａの検知剤容器が露出していることから、有害ガスを含む処理ガスが除害装置１０に導入された場合、検知剤容器に装填された検知剤３０ａは速やかに該有害ガスと接触して変色反応を呈し、有害ガスの導入が覗窓２２ａを通じて外部から視認される。

除害剤４１ａは、有害ガスの吸着除害反応を行うとその上流側から徐々に除害能力を失い、未だ有害ガスと接触せず除害処理に供されていないフレッシュな除害剤との境目（以下、「破過ライン」という。）４５は第一除害塔４０ａの下流側に進行していく。破過ライン４５は、三次元的には除害塔の中心近傍が下流側にやや突出しつつ全体としてほぼフラットな曲面状となることが一般的であり、これを側面または正面から観察すると同図に模式的に示すようにやや下流側に凸の曲線状となる。ただし、破過ライン４５の形状は除害剤の局所的な充填密度や、有害ガスと除害塔の内壁面との親和性などによって揺らぎをもつ。

一方、除害塔の内部下方には、処理ガスの通過可能なステンレスメッシュ４３ａ（４３ｂ）などの仕切り部材が張架され、充填された除害剤４１ａ（４１ｂ）の落下を防止しつつその下方に除害ガス貯留部４４ａ（４４ｂ）を画成している。除害ガス貯留部４４ａ（４４ｂ）には、除害剤を通過した処理ガスが一時的に貯留され、圧力が安定化された状態で排出口４７ａ（４７ｂ）から配管を通じて四方弁１６へと送られる。

破過ライン４５がステンレスメッシュ４３ａに到達すると除害剤４１ａは破過したこととなり、以後、処理ガス中の有害ガス成分は第一除害塔４０ａでは十分には除害されず四方弁１６、逆止弁１７および四方弁１５を通じて第二除害塔４０ｂに流入する。しかし、第二除害塔４０ｂにはフレッシュな除害剤４１ｂが充填されているため、第二除害塔４０ｂにて有害ガスは除害され、処理ガスは無害化されて四方弁１６および開閉弁５０ｄを介して除害装置１０の系外に導出される。なお、前段と後段の除害塔に充填された除害剤がともに破過する虞がある場合などは、開閉弁５０ｄを閉止することで除害装置１０を安全に停止することができる。

第二除害塔４０ｂには、その上流側に検知剤３０ｂが装填された検知窓２０ｂが設けられているため、有害ガスが第二除害塔４０ｂに流入するとただちに検知剤３０ｂと接触して変色反応を引き起こし、第一除害塔４０ａの破過が検知される。
このように、第一除害塔４０ａの破過を第二除害塔４０ｂの上流側に設けた検知剤３０ｂの変色をもって検知するという本発明の除害方法は、前段の除害塔に現に破過が生じたことを後段によって検知する方式であるため、充填された除害剤の一部が未使用のままこれを更新する無駄がない。また該方法によれば、第二除害塔４０ｂの除害剤よりも上流位置で検知剤と有害ガスとが接触し、また検知剤の変色の発生が目視またはカラーマークセンサーなどにより観察されるため、有害ガスを含む処理ガスの偏流の影響を受けることがなく、かつ後段の除害塔の重量増加の発生をモニタする従来の除害方法などに比べて迅速かつ確実に前段の破過を検知することができる。

第一除害塔４０ａの破過が検知窓２０ｂによって検知された場合には、次に、第二除害塔４０ｂが前段となり、処理ガスがまず第二除害塔４０ｂの導入口４６ｂに導入されるようガスラインの切り換えを行う。これにより、有害ガスを第二除害塔４０ｂによって除害処理している間に、除害装置１０を停止することなく、第一除害塔４０ａの除害剤４１ａを交換またはリフレッシュするなどして更新することが可能となる。

図２に示す系統図は、第一除害塔４０ａを除害装置１０から取り外し、内部に充填された除害剤４１ａおよび検知窓２０ａに装填された検知剤３０ａをともに交換している状態を示している。
具体的には、四方弁１５の流路を切り換えて、除害装置１０に導入される有害ガスを第二除害塔４０ｂの導入口４６ｂに導く。一方、四方弁１６については図１と同様に、第二除害塔４０ｂの排出口４７ｂから排出される処理ガスを、開閉弁５０ｄを通じて系外に導出する流路としている。なお、第二除害塔４０ｂには所定量の除害剤４１ｂが充填されており、破過ライン４５が除害剤４１ｂの下流端に設けられたステンレスメッシュ４３ｂに到達するまでの所定時間は第二除害塔４０ｂのみによって有害ガスを十分に除害することができるため、この間に第一除害塔４０ａの除害剤４１ａおよび検知剤３０ａを更新することによって有害ガスの除害処理を中断することなく継続的に実施することができる。

図３に示す系統図は、除害剤および検知剤が更新された第一除害塔４０ａが再び除害装置１０に取り付けられ、第二除害塔４０ｂの後段として設置された状態を示している。図２の状態と比較すると、第一除害塔４０ａの交換作業中にも除害処理が継続して行われたため破過ライン４５は第二除害塔４０ｂの下流側に進行しているものの、除害剤４１ｂは未だ破過していない状態にある。

処理ガスの流路には第二ガスライン１２が選択されている。すなわち四方弁１６が切り換えられて、第二除害塔４０ｂの排出口４７ｂから排出される処理ガスが四方弁１５へと導かれるよう変更され、除害装置１０に導入された有害ガスを含む処理ガスを、
（１）四方弁１５を介して第二除害塔４０ｂの導入口４６ａに導き、
（２）第二除害塔４０ｂに充填された除害剤４１ｂを通過させることで除害処理し、
（３）第二除害塔４０ｂの排出口４７ｂから排出された処理ガスを四方弁１６、逆止弁１７および四方弁１５を介して第一除害塔４０ａの導入口４６ａに導き、
（４）リフレッシュされた除害剤４１ａの間を通過した後、第一除害塔４０ａの排出口４７ａから排出された処理ガスを、四方弁１６および開閉弁５０ｄを介して系外に導出する流路がとられている。

さらにこの状態から除害処理が進行し、第二除害塔４０ｂに充填された除害剤４１ｂが破過すると、一部の有害ガスは除害されずに第二除害塔４０ｂを通過し、第一除害塔４０ａに流入する。この場合の前段に相当する第二除害塔４０ｂの破過の発生は、後段に相当する第一除害塔４０ａの検知窓２０ａによって迅速に検知可能であるため、次に処理ガスの除害処理を第一除害塔４０ａのみで行う間に、図４に示すように第二除害塔４０ｂを取り外して除害剤４１ｂおよび検知剤３０ｂを更新することができる。この場合、四方弁１５を介して第一除害塔４０ａに導入された有害ガスを含む処理ガスは、除害剤４１ａによって除害され、四方弁１６および開閉弁５０ｄを介して除害装置１０の系外に導出される。
除害剤４１ｂおよび検知剤３０ｂを更新した第二除害塔４０ｂが再び除害装置１０に取り付けられた場合は、図１に示す第一ガスライン１１にしたがって処理ガスを流通させることで、第一除害塔４０ａの破過を後段の第二除害塔４０ｂの検知窓２０ｂで検知することができる。
以上のように本発明にかかる除害装置１０は、破過した除害塔の除害剤や検知剤を更新する際も運転を中断する必要がなく、連続的に有害ガスを除害することができる。

なお、処理ガスの流路を切り換える切換手段は、導入される処理ガスの流路を第一または第二除害塔に切り換える機能と、第一除害塔から排出される処理ガスの流路を第二除害塔または系外に切り換える機能と、第二除害塔から排出される処理ガスの流路を第一除害塔または系外に切り換える機能とを少なくとも備えるものであれば特に限定されるものではなく、上記実施の形態にて例示したように二式の四方弁１５および１６を用いる態様のほか、例えば第一から第三の三つの三方弁を組み合わせたものでもよい。
具体的には、
第一の三方弁の一次側を、半導体製造装置などから排出された有害ガスを含む処理ガスの導入口とし、二次側の一方を第一除害塔４０ａの導入口４６ａ、他方を第二除害塔４０ｂの導入口４６ｂに連通し；
第二の三方弁の一次側を第一除害塔４０ａの排出口４７ａと接続し、二次側の一方を第二除害塔４０ｂの導入口４６ｂ、他方を開閉弁５０ｄとそれぞれ接続し；
第三の三方弁の一次側を第二除害塔４０ｂの排出口４７ｂと接続し、二次側の一方を開閉弁５０ｄ、他方を第一除害塔４０ａの導入口４６ａとそれぞれ接続するとよい。
かかる構成の除害装置１０において、各三方弁の二次側をいずれも上記一方の側とすることにより、処理ガスの流路として第一ガスライン１１が選択される。また各三方弁の二次側をいずれも上記他方の側とすることにより、処理ガスの流路として第二ガスライン１２が選択される。

なお除害装置１０には、処理ガスに有害ガス成分が混合していない場合のバイパスラインとして、または第一ガスライン１１や第二ガスライン１２が不通になった場合の迂回ラインとして、開閉弁５０ｃによって開閉される排気ライン１３を設けてもよい（図１参照）。

＜検知窓について＞
図５は、本実施の形態にかかる検知窓の模式図であり、同図（ａ）は正面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図である。本発明にかかる除害装置は、直列に配置された二式以上の除害塔がそれぞれ検知窓を備えることを特徴とする。検知窓２０は、処理ガスを透過する通気性の検知剤容器２３と、透明の覗窓２２とを組み合わせてなる。また除害塔４０への固定用または着脱時のハンドリング用にフランジ２５を有している。
検知剤容器２３には検知剤３０が装填され、有害ガスとの接触によって変色反応が生じた際は、かかる色の変化を覗窓２２を通じて除害塔４０の外部から観察することができる。また本実施の形態にかかる検知窓２０は、検知剤容器２３が、除害塔内部のうち、処理ガスの流れ方向（図中白抜き矢印にて示す）の上流側に形成された処理ガス貯留空間４２に露出していることを特徴とする。

なお本発明において、検知窓が除害塔に対し通過するガスの流れ方向の上流側に設けられているとは、少なくとも下流端部側を排除する意味であり、好ましくは除害塔に充填される除害剤の上流側の予定表面位置に対し、検知窓の少なくとも一部がさらにその上流側に位置していることを意味するものである。

なお、直列に多段配置される除害塔がそれぞれ備える検知窓は同一構造であっても互いに相違してもよい。本実施の形態にかかる除害装置１０については同一構造の検知窓２０を備えるものとする。すなわち上記除害塔４０は図１乃至図４に示す第一除害塔４０ａおよび第二除害塔４０ｂに、検知窓２０は同じく検知窓２０ａおよび２０ｂに、検知剤３０は同じく検知剤３０ａおよび３０ｂに、覗窓２２は同じく覗窓２２ａおよび２２ｂに、除害剤４１は同じく除害剤４１ａおよび４１ｂに、処理ガス貯留空間４２は同じく処理ガス貯留空間４２ａおよび４２ｂに、それぞれ相当するものである。

ここで、有害ガスを含む処理ガスの吸着除去処理を除害剤によって効率的に行うためには、除害剤を平均直径０．５乃至２ｍｍの粒子状に成形して用いることが好ましい。かかる粒子径とすることで、処理ガスとの接触面積を十分に確保しつつ、除害塔を通過する際の処理ガスの圧力損失を抑制することができる。
ここで、粒子状の除害剤の間を処理ガスが通過するに際しては、除害剤の充填密度や除害塔の内壁面の材質などによって所定の偏流が生じるため、除害剤の破過ラインは除害剤の内部を必ずしも均一に進行するわけではない。このため、検知剤容器が除害剤の内部に完全に埋設されるように除害塔に装着された場合、例えばその近傍の除害剤の充填密度が高い場合などは、有害ガスの検知窓への到達が遅れ、覗窓から検知剤の変色の発生をもってこれを検知するまでには所定のタイムラグが生じてしまう。
これに対し、本実施の形態にかかる検知剤容器２３のように、その少なくとも一部が処理ガス貯留空間４２に露出している場合、検知剤３０は、配管６０を通じて処理ガス貯留空間４２に流入した処理ガス中の有害ガスとただちに接触することができるため好適である。これは、粒子状の除害剤の充填層に比べて処理ガス貯留空間４２では処理ガスの流動性が高く、均一に拡散しやすいためである。
したがって前段の除害塔の破過によって後段に流入した有害ガスの存在は、図５に示すように後段の検知窓２０に装填された検知剤３０が変色済みの検知剤３１に変化することによって迅速に検知される。

また検知窓２０においては、覗窓２２から視認可能な最表面に位置する検知剤３０の少なくとも一部が、通気性の検知剤容器２３を介して処理ガス貯留空間４２に直接露出していることが好ましい。これにより、除害塔４０に有害ガスが流入して検知剤３０の変色反応が生じた際に、ただちにこれを覗窓２２より観察することができる。このため、本実施の形態においては、図５（ｂ）に示すように覗窓２２の処理ガス接触面（接ガス面）２７が除害塔４０の内壁面位置と一致するように設けるとともに、除害塔４０を流通する有害ガスを検知剤容器２３に導入するガス導入口２６を、少なくとも覗窓２２の接ガス面２７に隣接して形成している。
ここで、「覗窓２２の接ガス面２７が除害塔４０の内壁面位置と一致する」とは、仮に検知窓２０を装着するための装着孔や取付部材などの構造が除害塔４０に設けられていないと仮定した場合に想定される除害塔４０の内壁面と、除害塔４０に装着された検知窓２０の備える覗窓２２の内側の面（接ガス面２７）とが面一であるかまたは互いに交わることを意味し、除害塔４０と覗窓２２の曲率半径が相違する場合を含む。

以上のように、覗窓２２の接ガス面２７を除害塔４０の内壁面の面位置と一致させ、さらに覗窓２２の接ガス面２７に隣接する位置に処理ガスを導入するためのガス導入口２６を設けることにより、処理ガス貯留空間４２に流入した有害ガスが覗窓２２から視認可能な検知剤３０をただちに変色させるため、前段の除害塔の破過を精度よく検知することができる。

また、検知窓２０においては、覗窓２２の接ガス面２７が除害塔４０の内壁面位置よりも除害塔４０の中心側に設けられていてもよい。かかる構成とすることにより、配管６０を通じて処理ガス貯留空間４２に流入した有害ガスと、覗窓２２から観察可能な検知剤３０との接触性がさらに良好となる。なお、「覗窓２２の接ガス面２７が除害塔４０の内壁面位置よりも除害塔４０の中心側に設けられている」とは、処理ガスの流れ方向から見た場合に覗窓２２の接ガス面２７の少なくとも一部が、除害塔４０の内壁面よりも除害塔４０の中心側にあることを意味するものである。

また、検知窓２０を除害塔４０に着脱可能とすることにより、除害塔４０に除害剤４１を充填した状態からでも、検知剤３０を充填した検知窓２０を除害塔４０に外部から装着することができ、ハンドリング性に優れる。
さらに、前段の除害塔の破過を検知した変色済みの検知剤３０を更新する場合は、次の検知の際にその変色の発生の有無を見誤らぬよう、特に覗窓２２の接ガス面２７に付着した変色済みの検知剤３１をきれいに除去することが必要であるところ、かかる作業性の観点からも、検知窓２０を除害塔４０に着脱可能とすることが好ましい。

覗窓２２は、ガラスまたはアクリル樹脂等の光透過性の材料からなる。覗窓２２の形状は図５（ａ）に示す円形に限らず、矩形等でもよい。また検知窓２０を除害塔４０の周方向に複数箇所に設けてもよく、また除害塔４０の側面全周にわたる帯状の窓形状としてもよい。かかる検知窓２０を設けることにより覗窓２２からの視認面積が拡大し、前段の除害塔の破過を確実に検知することができる。
また、覗窓２２から検知される検知剤３０の変色の有無は、目視で確認しても、市販のカラーマークセンサーによって観察してもよい。

＜有害ガスについて＞
本発明において除害することのできる有害ガスは、これを好適に除害する除害剤との組み合わせが選択可能である限り特に限定されるものではなく、例えばアルシン、ホスフィン、シラン、ジボランもしくはヒ素、リン、セレン等の水素化物などの揮発性無機水素化物、または該揮発性無機水素化物の水素の一部もしくは全部をハロゲン原子に置換した揮発性無機ハロゲン化物、または該水素をアルキル基もしくはアルコキシド基に置換した揮発性有機化合物、あるいはフッ素、塩素、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、四フッ化珪素、四塩化ケイ素、四塩化チタン、塩化アルミニウム、四フッ化ゲルマニウムもしくは六フッ化タングステン等の酸性ガス、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンもしくはヒドラジン等の塩基性ガスを挙げることができる。

＜除害剤について＞
本発明に用いる除害剤４１は、前記有害ガスを含む処理ガスを乾式浄化法により除害できるものであれば特に限定されない。具体的には、例えば二酸化マンガン、酸化銅もしくは水酸化第二銅を主成分とする除害剤は揮発性無機水素化物を浄化可能であり、活性炭に蟻酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩を添着した除害剤は揮発性無機ハロゲン化物を浄化可能であり、二酸化マンガンや酸化銅に銅塩を添着した除害剤は塩基性ガスを浄化可能である。有害ガスが二種以上の混合ガスである場合、いずれの有害ガス成分をも浄化可能な除害剤を選択して用いても、それぞれの有害ガス成分を浄化可能な除害剤を混合して用いてもよい。

＜検知剤について＞
検知剤３０は、検知すべき有害ガスの種類によって様々なものが用いられているが、一般に、前記有害ガスと接触すると変色する物質、例えば、塩化ビスマスやリトマス、水酸化第二銅などが用いられている。これらの変色物質は、処理ガスと検知剤との接触効率を高めつつ処理ガスの流動性を確保するため、例えば直径１乃至１０ｍｍ程度の球形や円柱形などの成型体にして用いるか、かかる粒径のシリカゲルやアルミナなどの担体に担持させて用いるとよい。
なお、除害剤および検知剤の平均直径は、全充填量のうちの所定割合をサンプリングし、市販の画像処理装置によって各粒子を球形近似してその直径の平均値を算出することで求めることができる。

また、例えば酸化銅や水酸化第二銅のように、有害ガスを除害するとともに自ら変色反応を呈する物質の場合は、これを除害剤４１として用いるとともに検知剤３０としても用いることができる。この場合、検知窓２０には検知剤容器２３を備える必要はなく、除害塔に充填された除害剤（すなわち検知剤）の上流側の表面を観察可能な位置に透明の覗窓２２を設けることで、その変色の発生を迅速に検知することができる。

＜除害塔について＞
除害塔４０は、耐食性の金属材料などからなる筒状容器とすることが一般的であるが、その断面形状や中心線形状は特に限定されるものではない。本実施の形態では、円筒状または矩形筒状のステンレス容器を用いることができる。

本発明の実施の形態にかかる有害ガスの除害装置の系統図である。 第一除害塔を取り外した状態の除害装置の系統図である。 除害剤および検知剤を更新した第一除害塔を取り付けた除害装置の系統図である。 第二除害塔を取り外した状態の除害装置の系統図である。 本発明の実施の形態にかかる検知窓の模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのｂ−ｂ断面図である。

符号の説明

１０ 除害装置
１１ 第一ガスライン
１２ 第二ガスライン
１３ 排気ライン
１５，１６ 四方弁
２０ 検知窓
２２ 覗窓
２３ 検知剤容器
３０ 検知剤
４０ 除害塔
４１ 除害剤
４２ 処理ガス貯留空間
４４ 除害ガス貯留部
４５ 破過ライン

Claims (6)

1. 有害ガスを吸着して除害する除害剤が充填された第一および第二の除害塔が直列に配置され、少なくとも第二の除害塔には前記有害ガスとの接触により変色する検知剤が設けられてなる除害装置によって前記有害ガスを除害する除害方法であって、
   前記有害ガスが導入される第一の除害塔に充填された除害剤の破過を、第二の除害塔に設けられた前記検知剤の変色をもって検知することを特徴とする有害ガスの除害方法。
2. 第二の除害塔に設けられた検知剤の少なくとも一部が、第二の除害塔に充填された除害剤に対し、有害ガスの流れ方向の上流側に設けられている請求項１に記載の除害方法。
3. 第二の除害塔に設けられた検知剤によって第一の除害塔に充填された除害剤の破過が検知された場合には、第二の除害塔に有害ガスが導入されるよう有害ガスの流路を切り換えることを特徴とする請求項１または２に記載の除害方法。
4. 有害ガスとの接触によって変色する検知剤が装填される検知剤容器と、検知剤の前記変色を観察するための覗窓とを備える検知窓が設けられるとともに、前記有害ガスを吸着して除害する除害剤が充填される除害塔が少なくとも二式以上直列に配置され、導入された有害ガスを前記二式以上の除害塔を通過させて除害する除害装置であって、
   前記検知窓が、それぞれの除害塔に対し、前記通過する有害ガスの流れ方向の上流側に設けられていることを特徴とする除害装置。
5. 有害ガスとの接触によって変色する検知剤が装填される検知剤容器と、検知剤の前記変色を観察するための覗窓とを備える検知窓が設けられるとともに、前記有害ガスを吸着して除害する除害剤が充填された除害塔が少なくとも二式以上直列に配置され、導入された有害ガスを前記二式以上の除害塔を通過させて除害する除害装置であって、
   前記除害塔の内部には、前記通過する有害ガスの流れ方向について、前記充填された除害剤よりも上流側に処理ガス貯留空間が形成されており、
   前記検知剤容器の少なくとも一部が、処理ガス貯留空間に露出していることを特徴とする除害装置。
6. 直列に配置された第一および第二の除害塔を少なくとも備え、有害ガスを含む処理ガスが導入される請求項４または５に記載の除害装置であって、
   第一の除害塔に処理ガスを導入し、該第一の除害塔から排出された処理ガスを第二の除害塔に導き、該第二の除害塔から排出された処理ガスを系外に導出する第一ガスラインと、
   第二の除害塔に処理ガスを導入し、該第二の除害塔から排出された処理ガスを第一の除害塔に導き、該第一の除害塔から排出された処理ガスを系外に導出する第二ガスラインと、
   処理ガスの流路を前記第一ガスラインまたは第二ガスラインに切り換える切換手段とを備える除害装置。

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